JPH11214207A

JPH11214207A - 希土類ボンド磁石及び希土類ボンド磁石用組成物

Info

Publication number: JPH11214207A
Application number: JP10015913A
Authority: JP
Inventors: Eiji Fukuda; 福田鋭士; Michiya Kume; 久米道也; Takaharu Ichinomiya; 一ノ宮敬治
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-28
Also published as: JP3826537B2

Abstract

(57)【要約】【目的】高い磁気特性を保ったまま、安定的に成形で
きる高耐食性のボンド磁石、ボンド磁石用組成物を提供
する。【構成】希土類系合金粉末と樹脂バインダ粉末の混合
物を成形して得たボンド磁石或いはボンド磁石用組成物
であって、該ボンド磁石或いはボンド磁石用組成物の抵
抗率は次の条件を満たすことを特徴とする。抵抗率と磁
性粉末濃度の関係を二次元座標上に表現した場合、磁性
粉末濃度が５７vol%のとき２００Ω・cmである点、磁性
粉末濃度が９０vol%のとき１２Ω・cmである点、を結ん
で得る直線上か、又は、該直線よりも抵抗率が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性に優れた希土類
ボンド磁石、希土類ボンド磁石用組成物、及び希土類ボ
ンド磁石の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、原料粉末にフェライトを用い
たボンド磁石材料が形状の自由度、低コストのため使用
されている。しかし、フェライト系ボンド磁石材料は、
最大エネルギー積が２．２ＭＧＯｅと高くない。より高
い磁気特性の要求に対して、Ｓｍ−Ｃｏ系やＦｅ−Ｎｄ
−Ｂ系といった希土類系合金粉末を使った磁石が開発さ
れている。しかし、これらの希土類系磁石は錆やすいと
いう大きな欠点がある。

【０００３】このような問題を解決するため、従来より
多くの試みがなされている。例えば、Ｆｅ−Ｎｄ−Ｂ系
の合金粉末を用いたボンド磁石に対し、表面酸化による
錆の問題を解決する目的で、合金粉末表面に燐酸塩処
理、クロム酸塩処理などの化成処理を施して耐酸化性化
成皮膜を形成する方法（特開平１−１４９０２号）、Ｚ
ｎ、Ａｌを蒸着させるか、或いは無電解Ｎｉメッキを施
す方法（特開昭６４−１５３０１号）、樹脂バインダに
亜硫酸ナトリウム等のインヒビターを添加する方法（特
開平１−１４７８０６）等が開示されている。しかし、
これら合金粉末への表面処理は主に耐食効果の向上のみ
に主眼が置かれており、ボンド磁石の最大の特徴である
樹脂バインダとの複合化（密着性、或は濡れ性）につい
ては注意が払われておらず機械強度、磁気特性低下に問
題が有った。

【０００４】一方、磁性粉末を樹脂コーティングしボン
ド磁石とする種々の方法も検討され、例えば特開昭５１
−３８６４１号には熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）を用
いた方法が、また特開昭５０−１０４２５４号には熱可
塑性樹脂（ナイロン）を用いた方法が開示されている。
しかし、エポキシ樹脂を用いたものは圧縮成形時の金型
流動性が悪く、薄肉・円筒状のものは成形できず、成形
品は極めて錆やすかった。またナイロン樹脂等の熱可塑
性樹脂を用いたものも耐食性、耐熱性、キュア後の寸法
変化、機械的強度低下、と云った問題があり実用化には
至っていなかった。

【０００５】上記の問題を解決するため、ポリエーテル
ケトン、ポリスルファイドケトンといったスーパーエン
ジニアリング樹脂を合金粉末に被覆して圧縮成形、射出
成形、或は押出成形する方法が開示されている（特開平
２−２２８０２号、特開平２−２８１７１２号）。しか
し、スーパーエンジニアリング樹脂を使った該方法も粉
体表面と樹脂との濡れ性が悪いため粉体を均一に被覆す
ることが出来ず、成形上の困難さも有り実用化には至っ
ていない。このように、高い磁気特性を有し、且つ耐熱
性、耐食性を有するボンド磁石は得られていないのが現
状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
とするところは、高い磁気特性を保ったまま、安定的に
成形できる高耐食性のボンド磁石、ボンド磁石用組成物
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記した
問題を解決するために、希土類系合金粉末の種類及び粒
子特性と樹脂バインダの組み合わせがボンド磁石の磁気
特性及び耐食性に及ぼす影響について膨大な試験を繰り
返し鋭意検討した結果、希土類系合金粉末と樹脂バイン
ダ粉末の混合物を成形して得たボンド磁石或いはボンド
磁石用組成物の耐食性と、その抵抗率の間に顕著な規則
性があることを見いだし本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明のボンド磁石或いはボン
ド磁石用組成物は、希土類系合金粉末と樹脂バインダ粉
末の混合物を成形して得たボンド磁石或いはボンド磁石
用組成物であって、該ボンド磁石或いはボンド磁石用組
成物の抵抗率は次の条件を満たすことを特徴とする。抵
抗率と磁性粉末濃度の関係を二次元座標上に表現した場
合、磁性粉末濃度が５７vol%のとき２００Ω・cmである
点、磁性粉末濃度が９０vol%のとき１２Ω・cmである
点、を結んで得る直線上か、又は、該直線よりも抵抗率
が大きい。

【０００９】本発明の希土類ボンド磁石、或いは希土類
ボンド磁石用組成物に使用する合金粉末は、平均粒径が
２０μｍ以下の球状粒子であることが好ましい。

【００１０】本発明の希土類ボンド磁石、或いは希土類
ボンド磁石用組成物に使用する合金粉末は、Ｓｍ−Ｆｅ
−Ｎ系合金粉末が最も好ましい。

【００１１】本発明の希土類ボンド磁石、或いは希土類
ボンド磁石用組成物に使用する樹脂バインダは熱可塑性
樹脂であることが好ましく、特にポリアミド系、熱可塑
性ポリエステル系、ポリフェニレンスルファイド系の熱
可塑性樹脂であることが好ましい。

【００１２】本発明の希土類ボンド磁石、或いは希土類
ボンド磁石用組成物に使用する希土類合金粉末は、Ｓｍ
−Ｆｅ−Ｎ系合金粉末であって、合金粉末の平均粒径は
０．５〜１０μｍの範囲であり、針状度係数は７０％以
上であることが好ましい。但し、ここで針状度係数は、
次のように定義された値である。定義式：針状度係数（％）＝（ｂ／ａ）×１００％ａ＝粒子像の最長径ｂ＝ａに垂直な最大径

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明において、希土類系合金粉
末とは、希土類元素と、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉ等の遷移金
属からなる合金粉末であり、例えば、Ｐｒ−Ｎｉ系、Ｓ
ｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｃｅ−Ｆｅ系に対し
て適用でき、さらに、組成の一部をＢ（硼素）、或いは
Ｎ（窒素）で置換したような、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ
−Ｆｅ−Ｎ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｎ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｎ−Ｂ
系、Ｃｅ−Ｆｅ−Ｎ系、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｎ系等の合金或い
は金属間化合物を意味する。

【００１４】樹脂バインダは、熱可塑性樹脂或いは熱硬
化性樹脂のいずれも用いられるが、結合樹脂として従来
より用いられているエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂
を用いた場合には、成形時に熱硬化するおそれがあり、
成形性が劣り、磁石の空孔率が増大し、機械的強度およ
び耐食性が劣る傾向にある。熱可塑性樹脂を用いた場合
には、このような問題はなく好ましく使用することがで
きる。また、熱可塑性樹脂は、その種類、共重合化等に
より、例えば成形性を重視したものや、耐熱性、機械的
強度を重視したものというように、広範囲の選択が可能
となる。

【００１５】使用し得る熱可塑性樹脂としては、例え
ば、ポリアミド（例：ナイロン６、ナイロン６６、ナイ
ロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン
１２、ナイロン６−１２、ナイロン６−６６）、熱可塑
性ポリイミド、液晶ポリマー、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリ
プロピレン等のポリオレフィン、変性ポリオレフィン、
ポリエーテル、ポリアセタール等、またはこれらを主と
する共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げら
れ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用い
ることができる。

【００１６】これらのうちでも、流動性、耐食性及び耐
熱性に優れている点で、ポリアミド、熱可塑性ポリエス
テル、ポリフェニレンスルファイド系樹脂が好ましい。
さらに、成形性がよく、機械的強度が強く、磁石粉末と
の混練性、混練の均一性にも優れているいことから、ポ
リアミドが最も好ましく使用することができる。

【００１７】熱可塑性樹脂は、融点が４００℃以下のも
のであるのが好ましく、３００℃以下のものであるのが
より好ましい。融点が４００℃を超えると、成形時の温
度が上昇し、磁石粉末等の酸化が生じ易くなる。また、
流動性、成形性をより向上するために、用いられる熱可
塑性樹脂の平均分子量（重合度）は、１００００〜６０
０００程度であるのが好ましく、１２０００〜３０００
０程度であるのがより好ましい。

【００１８】本発明のボンド磁石及びボンド磁石用組成
物（コンパウンド等）は、基本的には錆止めの目的で酸
化防止剤を使用する必要はないが、希土類ボンド磁石用
組成物を混練する際に、希土類磁石粉末の酸化（劣化、
変質）や結合樹脂の酸化を防止するために該組成物中に
添加すると効果がある。酸化防止剤を添加することで、
合金粉末の酸化を防止し、磁石の磁気特性の向上を図る
のに寄与するとともに、希土類ボンド磁石用組成物の混
練時、成形時における熱的安定性の向上に寄与し、少な
い結合樹脂量で良好な成形性を確保することができる。

【００１９】希土類ボンド磁石は、希土類合金粉末と樹
脂バインダとの混合物或いは混練物（コンパウンド）を
所望の磁石形状に加圧成形して製造するが、その成形方
法には、圧縮成形法、射出成形法および押出成形法が利
用されている。

【００２０】圧縮成形法は、前記コンパウンドをプレス
金型中に充填し、これを圧縮成形して成形体を得、その
後、加熱して結合樹脂である熱硬化性樹脂を硬化させて
磁石を製造する方法である。この方法は、他の方法に比
べ、結合樹脂の量が少なくても成形が可能であるため、
得られた磁石中の樹脂バインダ量が１０vol％以下と少
なく、残留磁化等の磁気特性には有利である。しかし、
磁石の形状に対する自由度が小さい。

【００２１】押出成形法は、加熱溶融されたコンパウン
ドを押出成形機の金型から押し出すとともに冷却固化
し、所望の長さに切断して、磁石とする方法である。こ
の方法では、磁石の形状に対する自由度が大きく、薄
肉、長尺の磁石をも容易に製造できるという利点がある
が、成形時における溶融物の流動性を確保するために、
結合樹脂の添加量は約２０vol％と、圧縮成形法のそれ
に比べて多くする必要があり、得られた磁石中の樹脂量
が多く、磁気特性が低下するという欠点がある。

【００２２】射出成形法は、前記コンパウンドを加熱溶
融し、十分な流動性を持たせた状態で該溶融物を金型内
に注入し、所定の磁石形状に成形する方法である。この
方法では、磁石の形状に対する自由度は、押出成形法に
比べさらに大きく、特に、異形状の磁石をも容易に製造
できるという利点がある。しかし、成形時における溶融
物の流動性は、前記押出成形法より高いレベルが要求さ
れるので、樹脂バインダの添加量は約４０vol％と、押
出成形法のそれに比べてさらに多くする必要があり、得
られる磁石中の樹脂量が多く、磁気特性はさらに低下す
る。

【００２３】Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3の組成の希土類−遷移金属
系の強磁性材料合金粉末について、粒子径及び粒子形状
の多様な水準の合金粉末を調製した。図１にコンパウン
ド中の合金粉末の濃度(vol％）と、抵抗率(Ω・cm)の関
係を示した。◎、○、△、×はそれぞれ耐食性の程度を
示している。×は成形して２４時間経過までに錆が発生
したことを示し、△は２４時間では錆びないが成形して
１００時間経過までに錆が発生したことを示し、○は成
形して１００〜５００時間経過までに錆が発生したこと
を示している。◎は成形して５００時間経過も錆が発生
しなかったことを示している。

【００２４】図１の各実験点でに対応するコンパウンド
は、それぞれ、後述する方法により調製したＳｍ−Ｆｅ
−Ｎ系の７種類の合金粉末であり、それを樹脂バインダ
として代表的ポリアミドであるナイロン１２と混練し
て、２４０℃に加熱して作製した。図中合金粉末濃度が
５７vol％の点は射出成形に使用するコンパウンド、合
金粉末濃度８０vol％の点は押し出し成形に使用するコ
ンパウンド、及び合金粉末９０vol％の点は圧縮成形に
使用するコンパウンドの場合を示している。

【００２５】この図より、×（成形して２４時間経過ま
でに錆が発生）の直線はコンパウンドの抵抗率が、射出
成形用、押出成形用、圧縮成形用に対してそれそれ、１
００Ω・cm、８０Ω・cm、６３Ω・cmと他のコンパウンド
に比べて低いことが分かる。射出成形のコンパウンドに
ついて比較すると、２００Ω・cmで△（１００時間経過
までに錆が発生）、３００Ω・cmで○（５００時間経過
までに錆が発生）、４００Ω・cmで、◎（５００時間経
過後も錆が発生しなかった）というように、コンパウン
ドの抵抗率が上昇するに従い、錆の発生するまでの時間
が長くなっている。すなわち錆びにくくなっている。×
は２４時間で錆びる従来のＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系の合金粉末
を混練したコンパウンドである。これに対し、△は２４
時間では錆びないが１００時間経過までに錆びるという
点では、まだ耐食性の点で実用性は乏しいが、それでも
従来得られていたコンパウンドに比べれば耐食性は大幅
に改良されている。押出成形用コンパウンド、圧縮成形
用コンパウンドの抵抗率と合金粉末の濃度の関係はほぼ
直線上にあり、得られたコンパウンドの耐食性評価はす
べて△であった。すなわち、３種類の成形法に用いるコ
ンパウンドは、従来のものに比べて耐食性において改善
されている。

【００２６】このことより、コンパウンドの抵抗率と磁
性粉末濃度の関係を二次元座標上に表現した場合、磁性
粉末濃度が５７vol%のとき２００Ω・cmである点と、磁
性粉末濃度が９０vol%のとき１２Ω・cmである点、を結
んで得る直線上か、または該直線よりも抵抗率が大きく
なるようにコンパウンドを調製することで耐食性は改善
する。また、コンパウンドを成形加工して得るボンド磁
石の耐食効果についても全く同じ傾向を示す。

【００２７】抵抗率の測定については、ＪＩＳＫ７１
９４-1994に準じて、短針法により測定し次式に従い算
出した。抵抗率測定方法：ρ（抵抗率：Ω・ｃｍ）＝Ｆ・ｔ・ＲＦ：補正係数ｔ：試験片の厚さ（ｃｍ）Ｒ：抵抗（Ω）

【００２８】表１にＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3合金粉末５７vol％
をナイロン１２に混練して得たコンパウンドについて、
合金粉末の平均粒径と抵抗率、磁気特性、耐食試験の結
果を示す。後述する針状度係数はすべてほぼ８０％の粒
子を選択している。抵抗率は粒子が大きくなるに従い高
くなり、耐食性も向上している。ところが、磁気特性は
逆に粒子径が大きくなるに従い低下している。平均粒径
が２０μｍを超えると抵抗率は大幅に小さくなり、すな
わち耐食性も良好であるが、磁気特性を考慮するとボン
ド磁石としての実用性はない。従って、平均粒径は２０
μｍ以下であることが必要条件であり、好ましくは１０
μｍ以下であり、５μｍ以下がさらに好ましく。磁気特
性が最大範囲となる１〜２μｍの範囲が最も好ましい。

【００２９】

【表１】

【００３０】ここで、合金粒子の平均粒径として、フィ
ッシャーサブシーブサイザー（F.S.S.S.)を用いて、空
気透過法により比表面積を測定し、一次粒子の粒径の平
均値を求めこれを合金粒子の大きさの指標とした。

【００３１】＜粒子形状と耐食性＞粒子形状と耐食性の
関係について以下に試験した。粒子形状については後述
する針状度係数を指標とした。平均粒径が１．５μｍで
ある種々の水準の針状度係数のＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3合金粉末
を５７vol％とナイロン１２を混練して得たコンパウン
ドについて、耐食性と針状度係数の関係について図２に
プロットした。この図より、針状度係数が１００％に近
付くほど耐食性が改善されていることが分かる。針状度
係数は７０％以上で抵抗率は２００以上となり、耐食性
は△に改善されている。すなわち針状度係数が大きくな
るに従い、抵抗率は大きくなり、耐食性は改善されてい
る。

【００３２】＜粒子形状と残留磁化＞平均粒径１．５μ
ｍのＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3合金粉末を５７vol％とナイロン１
２を混練して得たコンパウンドを射出成形機を用い配向
磁場強さ１Ｔ（テスラ）で直径１２φ、厚さ７ｍｍの異
方性ボンド磁石を製造して比較した。図３に合金粉末の
針状度係数と残留磁化の関係をプロットした。針状度係
数が７０％以下では、残留磁化は４．６ｋＧでほぼ一定
であるが、７５％を超えると、４．９ｋＧと残留磁化の
改善がみられる。針状度係数が８０％で５．７ｋＧ、針
状度係数が８５％で６．８ｋＧ、針状度係数が９０％で
７．２ｋＧ、針状度係数が９５％で７．５ｋＧと球形に
近付くに従い、残留磁化が大幅に改善される。これらの
結果より、針状度係数の増加の効果が残留磁化の増加に
影響するのは７５％以上であり、好ましい針状度係数は
８０％以上であり、より好ましいのは８５％以上であ
り、最も好ましいのは９０％以上である。

【００３３】＜粒子形状と保磁力＞残留磁化を測定した
のと同じボンド磁石を、保磁力と針状度係数の関係につ
いて図４にプロットした。この図より、針状度係数が７
０％以下では、保磁力は５．７ｋＯｅ以下であるが、７
５％を超えると、８．４ｋＯｅと保磁力の改善がみられ
る。針状度係数が８０％で１３ｋＯｅ、針状度係数が８
５％で１５．５、針状度係数が９０％で１７．５ｋＯ
ｅ、針状度係数が９５％で１８．５ｋＯｅと球形に近付
くに従い、保磁力が大幅に改善される。これらの結果よ
り、針状度係数の増加の効果が保磁力の増加に影響する
のは７５％以上であり、好ましい針状度係数は８０％以
上であり、より好ましいのは８５％以上であり、最も好
ましいのは９０％以上である。

【００３４】＜針状度係数の定義＞針状度係数は、次の
ようにして測定した。定義式：針状度係数（％）＝（ｂ／ａ）×１００％ａ＝粒子像の最長径ｂ＝ａに垂直な最大径測定のためには、先ず合金粒子を薄く広げた測定試料を
作製する。この試料はできるだけ粒子が重ならないよう
に薄く広げる。測定試料を倍率４０００倍のＳＥＭで粒
子像の写真をとり、その粒子像をスキャナーでコンピュ
ータに取り込み、粒子像の分離抽出を行い、１００個の
粒子像データを取り込む。そして、図５に示すように、
各々の粒子像についてコンピュータによりａ（粒子像の
最長径）及びｂ（ａに垂直な最大径）を求め、針状度係
数を算出し、１００個の平均をとり、針状度係数とし
た。針状度係数は式をみても分かるように、１００％に
近付くほど球形に近くなる。

【００３５】一般に、希土類元素と鉄を主成分とする合
金は酸化され易く、５μｍ以下の微粒子にすると、室温
ないし１００℃程度の磁石の使用環境においても安定性
が良くない。Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ粉末の場合にも、２μｍの
粉末では、１２５℃における放置実験で時間の経過とと
もに著しく保磁力が低下することが示されている（米山
他，日本金属学会分科会シンポジウム予稿集（１９９
１）ｐ．４０）。耐食性を向上するには粉末の粒子径を
大きくすればよい。例えば、特許公報ＥＰ０３６９０９
７−Ａ１において示されているように、平均粒子径が４
０μｍのＳｍ−Ｆｅ−Ｎ粉末は、空気中１５０℃におけ
る放置でも磁気特性の劣化は少ない。ところが、粉末粒
子径を５μｍ以上にすると、従来のＳｍ−Ｆｅ−Ｎ粉末
では保磁力が小さくなり、ボンド磁石用の粉末として供
することができない。例えば、粒子径が２０μｍ程度の
Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ粉末の保磁力は０．５ｋＯｅ程度であ
る。ボンド磁石として実用に供するには、粒子の保磁力
は２ｋＯｅ以上、望ましくは４ｋＯｅ以上が必要であ
る。以上のように、耐食性と磁気特性の両方を満足する
磁石粉末は、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系では得られていないのが
現状であった。ところが、本発明において、この種の合
金粉末の粒子形状を球状に近づけることで、耐食性は大
きく改善され、しかもボンド磁石の残留磁化、保磁力は
改善される。

【００３６】＜樹脂バインダ＞表２は、平均粒径１．５
μｍのＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3合金粉末を５７vol％と種々の樹
脂バインダ４３vol％を混練して得たコンパウンドの抵
抗率と耐食試験の結果をまとめたものである。この表よ
り、樹脂バインダとしてポリアミド系、熱可塑性ポリエ
ステル系、ポリフェニレンスルファイド系が好ましく使
用でき、特にポリアミド系が好ましく使用できることが
分かる。これらはすべて熱可塑性樹脂であるが、逆に、
熱硬化性のエポキシ樹脂は抵抗率が低く、耐食試験結果
も他の樹脂に比べて良くない。

【００３７】

【表２】

【００３８】＜合金粉末の種類＞表３は、種々の組成の
合金粉末について、合金粉末を５７vol％と、樹脂バイ
ンダとしてナイロン１２を４３vol％混練して得たコン
パウンドの抵抗率と耐食試験の結果をまとめたものであ
る。この結果より、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の合金粉末以外の
組成は平均粒径が大きく、しかも同一の樹脂バインダで
作製したにも関わらず、抵抗率は極めて低く、耐食性も
良くないことが分かる。また、同じＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の
合金粉末であっても、抵抗率が低いものは耐食性は良く
なく、抵抗率と耐食性の関係はＳｍ−Ｆｅ−Ｎの他の組
成においても成立することが分かる。

【００３９】

【表３】

【００４０】上述したような該合金粉末と樹脂バインダ
の混合・混練は、通常使用されている装置をそのまま使
用することができ、特に限定されるものではなく、例え
ば万能攪拌機、リボンブレンダー、タンブラー、ナウタ
ーミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、
ニーダー、ロール、ニーダールーダー、スプレードライ
ヤー、振動流動乾燥機、真空乾燥装置、単軸・２軸混練
機、バンバリミキサー等が使用出来る。この混練時に、
必要に応じて酸化防止剤、可塑剤を添加して混練するこ
とも可能である。

【００４１】上述したように、本発明においてコンパウ
ンド、或いはそれを成形し磁場配向して得られるボンド
磁石の抵抗率をできるだけ高くするようにすることで耐
食性は改善される。コンパウンドを作製するのに、品質
に最も大きな影響を及ぼす要因は、合金粉末の粒径と形
状であることは上述した通りである。好適な合金粉末を
作製するには種々の方法を採りうるが、次に示すような
合金粉末の原料を改良することも優れた一つの方法であ
る。

【００４２】本発明の合金粉末は、希土類元素としてＳ
ｍ、遷移金属としてＦｅを酸に溶解し、Ｓｍ及びＦｅイ
オンと不溶性の塩を生成する物質を溶液中で反応させ沈
殿させ、該沈殿物を焼成して金属酸化物とし、得られた
金属酸化物を還元して合金粉末を得る方法を採用するこ
とで好ましく得ることができる。このようにして得られ
た合金粒子は、粒子内部の構成元素の分布が均質で粒度
分布がシャープな粒子形状が球状である沈殿物を、焼成
して金属酸化物を得、該金属酸化物を還元雰囲気で加熱
することで合金粉末を得ることができる。

【００４３】この製造方法の中で、特に沈殿物粒子を得
る工程が最も重要である。沈殿物粒子の形状がそのま
ま、それを酸化した金属酸化物と、及びそれを還元した
合金粉末の粒径及び粒子形状に継承されるからである。
従って、沈殿物粒子の形状をできる限り球形に近づける
ことが重要となる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例について永久磁石材料
であるＳｍ−Ｆｅ−Ｎ合金粉末を使用したボンド磁石を
作製する例について説明する。

【００４５】＜１．合金粉末の原料の調製＞硝酸サマリ
ウム六水和物Ｓｍ（ＮＯ3）3・６Ｈ2Ｏを５１３．４
ｇ、硝酸鉄９水和物Ｆｅ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏを３４３
２．３ｇ秤量し、攪拌しながら１０リットルのイオン交換
水に同時に投入する。完全に溶けたことを確認の後、攪
拌を続けながら尿素（ＮＨ2）2ＣＯを２９９２．５ｇ投
入する。攪拌を続けながら液温を８０℃まで上昇させ
る。この時尿素はアンモニアと炭酸ガスに加水分解し金
属分は均一反応により沈澱する。沈澱生成物を濾紙上に
とり、上部よりイオン交換水を供給しながら吸引する。
ろ液の比抵抗が５０μＳ／ｍを下回るまでこの操作を続
ける。洗浄されたケーキは８０℃の乾燥機中で乾燥す
る。

【００４６】＜２．大気焼成＞乾燥されたケーキをアル
ミナのるつぼに入れ、１１００℃の大気中で３時間焼成
する。焼成物を手でほぐした後、ハンマーミルで粉砕す
る。この粉末の粒子径はフィッシャーサブシーブサイザ
ーで１．３ミクロンであった。

【００４７】＜３．水素還元＞粉砕粉末を鋼製のトレー
に入れ、純度１００％の水素が２０リットル／分で流通して
いる管状炉に置き、７００℃、１０時間の熱処理を施し
た。得られた黒色粉末の酸素濃度は７．２ｗｔ％であっ
た。

【００４８】＜４．還元拡散反応＞前工程で得られた黒
色粉末のうち１０００ｇと粒径６ｍｍ以下の粒状Ｃａ３
５０．７ｇを混合し、鋼製のトレーに入れて不活性ガス
雰囲気炉にセットする。炉内を真空排気した後、アルゴ
ンガスを通じながら１０００℃、１時間加熱する。次い
で、加熱を止め、引き続いてアルゴンガス中で４５０℃
まで冷却して以後この温度で一定に保持する。その後、
炉内を再び真空排気した後、窒素ガスを導入する。大気
圧以上の圧力で窒素ガスを通じながら３時間加熱した
後、加熱を停止し放冷する。

【００４９】＜７．水洗＞得られた反応生成物をイオン
交換水5リットルに投入し、これにより、反応生成物が直ち
に崩壊し、合金粉末とＣａ成分との分離が始まる。水中
での撹拌、静置、上澄み液の除去を５回繰り返し、最後
に２ｗｔ％酢酸水溶液５リットル中で洗浄し、Ｃａ成分の分
離が完了する。これを真空乾燥することでＳｍ2Ｆｅ17
Ｎ3合金粉末を得る。

【００５０】＜８．特性＞得られた粉末は分散性が良
く、電子顕微鏡による観察でも球状の形状を持つもので
あった。粉末の粒径はフィッシャーサブシーブサイザー
で２．０ミクロンであった。粉末の磁気特性はσｒは１
４５ｅｍｕ／ｇ、ｉＨｃ１５．２ｋＯｅであった。また
粉末に含まれる酸素の濃度は０．２５ｗｔ％であり、Ｅ
ＰＭＡによる断面観察ではＳｍとＦｅの偏析は確認でき
なかった。またＣｕーＫαを線源とするＸ線回折によれ
ば主相であるＳｍ−Ｆｅ合金の他には何も観察されず、
特に純鉄成分であるαーＦｅは痕跡すら発見できなかっ
た。

【００５１】このようにして得られるＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3合
金粉末５０００ｇを試験用ミキサー（株）愛工舎製作所
製ケンミックス）用いてナイロン１２（低粘度タイプ）
５０６ｇと混合し２軸混練機（日本製鋼所製ＴＥＸ−３
０）で混練・コンパウンド化（合金粉末５７ｖｏｌ％）
したものを射出成形機（ツオイス製ホツマ１５Ｔ）を用
い、配向磁場強さ１Ｔ（テスラ）で直径１２φ、厚さ７
ｍｍの異方性ボンド磁石成形体を製造した。これをテス
トした結果、抵抗率は５００Ω・cmとなり、高温・高湿
試験（８０℃、９０％ＲＨ雰囲気中）で２０００時間以
上経過しても錆の発生は全く認められなかった。ここで
ＲＨとは相対湿度（Relative Humidity）のことであ
る。

【００５２】［実施例２］＜１．合金粉末の原料の調製＞反応タンクに純水３０リッ
トル投入し、その中に９７％Ｈ₂ＳＯ₄を５２０ｇ加え、Ｓ
ｍ₂Ｏ₃を４８４．８ｇ仕込み溶解し、２５％アンモニア
水を加えてｐＨを中性付近に調整する。この水溶液にＦ
ｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏを５２００ｇを加えて完全に溶解しメ
タル液とした。別のタンクに純水を１２リットルに重炭酸ア
ンモニウム２５２４ｇと２５％アンモニア水を１７３８
ｇを混合した炭酸イオン溶解液を調製した。反応タンク
を撹拌しながら、炭酸イオン溶解液を徐々に添加し、全
量添加した最終のｐＨが８．０±０．５になるように、
アンモニア水を添加した。攪拌を止め静置すると、生成
物は容器底部に沈殿してくる。このときに得られた沈殿
物を一部採って、顕微鏡観察すると、粒のそろった球状
の粒子であった。フィッシャーサブシーブサイザー（Ｆ
ＳＳＳ）による平均粒径は１．４μｍであった。

【００５３】その後の工程は実施例１と同様にして、Ｓ
ｍ2Ｆｅ17Ｎ3合金粉末を得た。得られた粉末は分散性が
良く、電子顕微鏡による観察でも球状の形状を持つもの
であった。粉末の平均粒径はＦＳＳＳによる測定で１．
８μｍであり、針状度係数は８３％、円形度係数は８７
％であった。粉末の磁気特性はσｒ１４０ｅｍｕ／ｇ、
ｉＨｃは１６．０ｋＯｅであった。また粉末に含まれる
酸素の濃度は０．２５ｗｔ％であり、ＥＰＭＡによる断
面観察ではＳｍとＦｅの偏析は確認できなかった。また
Ｃｕ−Ｋαを線源とするＸ線回折によれば主相であるＳ
ｍ−Ｆｅ合金の他には何も観察されず、特に純鉄成分で
あるα−Ｆｅは痕跡すら発見できなかった。

【００５４】このようにして得られたＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3合
金粉末５０００ｇを試験用ミキサー（株）愛工舎製作所
製ケンミックス）用いてナイロン１２（低粘度タイプ）
５０６ｇと混合し２軸混練機（日本製鋼所製ＴＥＸ−３
０）で混練・コンパウンド化（合金粉末５７ｖｏｌ％）
したものを実施例１と同様な方法で異方性ボンド磁石を
作製した。これをテストした結果、抵抗率は５００Ω・c
mとなり、高温・高湿試験（８０℃、９０％ＲＨ雰囲気
中）で２０００ｈ以上経過しても錆の発生は全く認めら
れなかった。

【００５５】［比較例１］金属Ｓｍと金属Ｆｅを原子比
２対１７の割合で溶融した。溶融物を水冷された銅鋳型
に流し込んでＳｍ2Ｆｅ17合金を得た。得られたインゴ
ットをジョークラッシャで粗粉砕した後、均質化を目的
としてアルゴン中１１００℃で４０時間の熱処理を施し
た。得られた合金を鋼球のボールミルにより２時間粉砕
した。さらにこの粉末を窒素１００％、４５０℃で５時
間の熱処理を施した。得られた粉末は分散性が悪い凝集
状態であり、電子顕微鏡による観察でも角張った形状を
持つものであった。粉末の平均粒径はＦＳＳＳによる測
定で１０μｍであり、針状度係数は６４％、であった。
粉末の磁気特性は残留磁化σｒは８５ｅｍｕ／ｇ、保磁
力ｉＨｃは８．２ｋＯｅであった。また粉末に含まれる
酸素の濃度は０．６ｗｔ％であり、ＥＰＭＡによる断面
観察ではＳｍとＦｅの偏析が確認できた。またＣｕーＫ
αを線源とするＸ線回折によればα−Ｆｅによる明瞭な
ピークが観察された。

【００５６】このようにして得られたＳｍ2Ｆｅ17Ｎ3合
金粉末５０００ｇを試験用ミキサー（株）愛工舎製作所
製ケンミックス）用いてナイロン１２（低粘度タイプ）
５０６ｇと混合し２軸混練機（日本製鋼所製ＴＥＸ−３
０）で混練・コンパウンド化（合金粉末５７ｖｏｌ％）
したものを実施例１と同様な方法で異方性ボンド磁石を
作製した。これをテストした結果、抵抗率は２Ω・cmと
なり、高温・高湿試験（８０℃、９０％ＲＨ雰囲気中）
で４８で錆が発生した。

【００５７】［比較例２］強磁性粉末としてＮｄ12Ｆｅ
82Ｂ6粉末（ＧＭ社製ＭＱＰ−Ｂ、平均粒径１１０μ
ｍ）を用いる以外は実施例１と同様の操作を行い、コン
パウンドを調製し、同一の配合割合５７vol%で無磁場で
成形し、同様のテストを行った。その結果、抵抗率は７
Ω・cmとなり、成形体表面は顕微鏡写真の観察から明ら
かなように耐食性は極端に低下し高温・高湿試験２４時
間で錆が発生した。

【００５８】［比較例３］強磁性粉末にＳｍ−Ｃｏ粉末
（信越化学工業株式会社製、２−１７系、平均粒子径１
０μｍ）を用い実施例１と同様の操作を行い、配合割合
５７ｖｏｌ％で同様のテストを行った。その結果抵抗率
は、２Ω・cmとなり、成形体表面は顕微鏡写真の観察か
ら明らかなように高温・高湿試験４８時間で錆が発生し
た。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のボンド磁石
用組成物及びボンド磁石は、抵抗率が従来のそれに比べ
大幅に大きく、その結果、耐食性において際だって改善
される。このような高抵抗なコンパウンドを得る方法は
特に限定するものではないが、強磁性材料の粒子の形を
球に近づけることで抵抗を大きくすることができる。ま
た、磁性材料として、種々の合金粉末を適用可能である
が、特に、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の合金粉末を混練したコン
パウンドにおいて効果的である。樹脂バインダの種類を
特に限定することはないが、熱可塑性樹脂が好ましく、
特に、ポリアミド系、熱可塑性ポリエステル、ポリフェ
ニレンスルファイド系樹脂バインダを用いた場合最も効
果がある。

【００６０】コンパウンドに混練する合金粉末の粒子の
形状と耐食性の間に強い相関関係があることは膨大な試
験結果から導かれるが、なぜそのような相関があるのか
についてははっきりしない。これに対し、我々は、粒子
の形を球状に仕上げることができるポイントは、原料粒
子の反応性に負うところが大きく、反応性が良いことが
合金粒子表面の安定性に寄与していると推定している。

【００６１】さらに、コンパウンドの抵抗率が高いこと
が耐食性に影響していることについては、合金粒子が分
散状態で樹脂バインダ中に存在することにより、コンパ
ウンド中の合金粉末の表面には必ず樹脂バインダが覆
い、これが絶縁性であるため、抵抗率が高くなるためと
推定している。コンパウンド中の合金粉末が分散状態に
あり、粒子表面を樹脂バインダで均一に覆うことにより
耐食性に寄与している。しかも、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系の合
金粉末では、粒径を小さくすることが可能であり、単磁
区粒径に近い合金粉末粒子を分散させているコンパウン
ドを成形して得たボンド磁石は保磁力、残留磁化等の磁
気特性も従来のそれに比べ大きく改良される。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンパウンドの抵抗率と合金粉末の濃度の関係
を示す特性図

【図２】コンパウンドの抵抗率と合金粒子の針状度係数
の関係を示す特性図

【図３】ボンド磁石の残留磁化と使用する合金粉末の針
状度係数の関係を示す特性図

【図４】ボンド磁石の保磁力と使用する合金粉末の針状
度係数の関係を示す特性図

【図５】合金粒子の形状と針状度係数を定義する径と式
を表す平面図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２２Ｃ 38/00 ３０３Ｂ２２Ｆ 3/14 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類系合金粉末と樹脂バインダ粉末の
混合物を成形して得たボンド磁石或いはボンド磁石用組
成物であって、該ボンド磁石或いはボンド磁石用組成物
の抵抗率は次の条件を満たすことを特徴とする。抵抗率
と磁性粉末濃度の関係を二次元座標上に表現した場合、磁性粉末濃度が５７vol%のとき２００Ω・cmである点、磁性粉末濃度が９０vol%のとき１２Ω・cmである点、を
結んで得る直線上か、又は、該直線よりも抵抗率が大き
い。
【請求項２】前記希土類合金粉末は平均粒径が２０μ
ｍ以下の球状粒子であることを特徴とする請求項１に記
載の希土類ボンド磁石或いは希土類ボンド磁石用組成
物。
【請求項３】前記希土類系合金粉末はＳｍ−Ｆｅ−Ｎ
系合金粉末であることを特徴とする請求項１に記載の希
土類ボンド磁石或いは希土類ボンド磁石用組成物。
【請求項４】前記樹脂バインダは熱可塑性樹脂である
ことを特徴とする請求項１に記載の希土類ボンド磁石或
いは希土類ボンド磁石用組成物。
【請求項５】前記樹脂バインダはポリアミド系の熱可
塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の希土
類ボンド磁石或いは希土類ボンド磁石用組成物。
【請求項６】前記希土類合金粉末は、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ
系合金粉末であって、合金粉末の平均粒径は０．５〜１
０μｍの範囲であり、針状度係数は７０％以上であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の希土類ボンド磁石或い
は希土類ボンド磁石用組成物。但し、針状度係数は、次
のように定義された値である。定義式：針状度係数（％）＝（ｂ／ａ）×１００％ａ＝粒子像の最長径ｂ＝ａに垂直な最大径